| 【発明の名称】 |
気体中に含まれる物質の除去方法およびその装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】平下 寿
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| 【要約】 |
【課題】高い効率での脱臭を低コストで実現する。
【解決手段】螺旋状の空間２０８に導入された気体にノズル２１６からオゾンを、ノズル２１５からミストを加え、臭気成分を分解する。さらに下流側でさらにミストを加え、ミスト中に取り込まれた臭気成分の分解成分を捕捉し、水滴として気相中から除去する。また、水面２１４との間に形成されたわずかな隙間２２４を介して、空間２２５から空間２２３に被処理気体を移動させ、空間２２３側に被処理気体と共に水面から水を吹き上げることで、吹き上げられた水中に被処理気体中に含まれる不純物を取り込み除去させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 気体中にオゾンとミストを供給し、前記気体中に含まれる有機物を酸化分解する第１ステップと、前記オゾンと前記ミストが供給された気体中に時間差をおいてさらにミストを供給する第２ステップと、を含む、気体中に含まれる物質の除去方法。
【請求項２】 前記気体は流れており、前記第１ステップは流れの上流側で行われ、前記第２ステップは流れの下流側で行われる請求項１記載の気体中に含まれる物質の除去方法。
【請求項３】 前記気体が曲がった経路に沿って流される請求項２記載の気体中に含まれる物質の除去方法。
【請求項４】 前記気体が螺旋状に形成された経路に流される請求項２記載の気体中に含まれる物質の除去方法。
【請求項５】 気体中にオゾンとミストを供給する第１手段と、前記オゾンと前記ミストが供給された気体中に時間差をおいてさらにミストを供給する第２手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項６】 前記第１手段と前記第２手段とは離れた位置に配置され、前記第１手段から前記第２手段へと前記気体を流す手段をさらに含む請求項５記載の気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項７】 前記気体を流すための曲がった経路をさらに含む請求項６記載の気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項８】 前記気体を流すための螺旋状に形成された経路をさらに含む請求項６記載の気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項９】 液面との間に隙間を有して配置された分離部材によって分離された第１の空間と第２の空間を利用し、前記第１の空間に被除去物質を含んだ気体を導入すると共に前記第２の空間を前記第１の空間に対して減圧状態にし、前記第１の空間から前記隙間を介して前記第２の空間へと前記液面を構成する液体と共に前記気体を吸引させ、前記被除去物質を前記液体に捕捉させる、気体中に含まれる物質の除去方法。
【請求項１０】 液面との間に隙間を有して配置され、第１の空間と第２の空間とを分離する分離部材と、前記第１の空間に被除去物質を含んだ気体を導入する手段と、前記第２の空間を前記第１の空間に対して減圧状態にする排気手段と、を含み、前記第２の空間を前記第１の空間に対して減圧状態にし、前記第１の空間から前記隙間を介して前記第２の空間へと前記液面を構成する液体と共に前記気体を吸引させ、前記被除去物質を前記液体に捕捉させる、気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項１１】 下部に液体を貯めた筒状構造体と、前記筒状構造体内に配置され、前記液体の液面との間に隙間を設けた下端部を有する排気筒と、前記排気筒の外側を囲んだ筒状空間と、前記排気筒内を前記筒状空間に対して減圧状態にする排気手段と、を含み、前記排気筒内を前記筒状空間に対して減圧状態とし、前記筒状空間から前記排気筒内へと前記液面を構成する液体と共に気体を吸引させ、前記気体中に含まれる被除去物質を前記液体に捕捉させる、気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項１２】 流れる気体中にオゾンとミストを供給し、前記気体中に含まれる有機物を酸化分解する第１ステップと、前記第１ステップが実施される場所より下流側において、前記気体にさらにミストを供給する第２ステップと、前記第２ステップが加えられた前記気体を液面との間に隙間を有して配置された分離部材によって第２の空間から分離された第１の空間へ導くステップと、前記第１の空間から前記隙間を介して前記第２の空間へと前記液面を構成する液体と共に前記気体を吸引するステップと、を含む、気体中に含まれる物質の除去方法。
【請求項１３】 流れる気体中にオゾンとミストを供給する手段と、前記手段より下流側において、前記気体にさらにミストを供給する手段と、前記さらにミストを供給された気体が導かれる第１の空間と、液面との間に隙間を有して配置された分離部材によって前記第１の空間と分離された第２の空間と、前記第１の空間から前記隙間を介して前記第２の空間へと前記液面を構成する液体と共に前記気体を吸引する吸引手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項１４】 下部に液体を貯めた筒状構造体と、前記筒状構造体内に配置され、前記液体の液面との間に隙間を設けた下端部を有する排気筒と、前記排気筒の外側を囲み、前記気体を前記液面に導く経路が内部に形成された筒状空間と、前記経路の上流側において前記気体中にオゾンとミストを供給する手段と、前記経路の下流側において前記気体中にミストを供給する手段と、前記排気筒内を前記筒状空間に対して減圧状態にする排気手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項１５】 被除去物質を含んだ気体中にミストを供給する手段と、前記気体中からミスト中の液滴を除去する手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去措置。
【請求項１６】 前記気体が高温ガスであり、前記ミストの供給により前記高温ガスの冷却が行なわれることを特徴とする請求項１５記載の気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項１７】 被除去物質を含んだ気体と液体とを混合する手段と、前記混合する手段で生成された混合物中から前記液体の液滴を除去する手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項１８】 気体中にミストを供給する手段と、前記気体と液体とを混合する手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項１９】 前記気体中からミスト中の液滴を除去する手段をさらに含む、請求項１８記載の気体中に含まれる物質の除去装置。
【請求項２０】 前記混合する手段で生成された混合物中から前記液体の液滴を除去する手段をさらに含む、請求項１８または１９に記載の気体中に含まれる物質の除去装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス等から有害物質等を除去する技術に関する。本発明は、例えば焼付塗装工程で発生する臭気ガスを脱臭する技術に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】工業製品や建材に塗装を行う方法として、焼付け塗装が知られている。焼付け塗装は、塗装を行う製品や材料に塗装を行い、それを高温処理することで、塗料を付着させる塗装技術である。焼付け塗装に用いられる塗料には、良好な塗装状態を得るためにアセトアルデヒドが含まれている。この塗料に含まれるアセトアルデヒドは、焼付け塗装工程における高温処理工程で雰囲気中に放出される。従って、焼付け塗装工程で発生する排気ガスには、アセトアルデヒドが高濃度で含まれる。アセトアルデヒドは、人体に有害であり、また強い刺激臭があるため、上記焼付け塗装工程で発生する排気ガスをそのまま外部（自然環境）に放出するのは好ましくない。
【０００３】通常、焼付け塗装は、専用の工場内で行われる。そして、排気ガスには、何らかの処理を施して、アセトアルデヒドおよびその他の有害物質（あるいはそのまま排出しては好ましくない物質）を除去し、煙突等から空気中に放出される。
【０００４】アセトアルデヒドを除去する方法としては、主に２種類の方法がある。第１の方法は、アセトアルデヒドを含んだ排気ガスを燃焼室に導き、燃焼室に燃料を導入して燃焼させて、アセトアルデヒドを分解させる方法である。この方法は、燃焼脱臭方式あるいはアフタバーナー方式と称される。
【０００５】アセトアルデヒドを除去する第２の方法は、活性炭フィルタを利用する方法である。この方法は、アセトアルデヒドを含んだ排気ガスを活性炭フィルタに通し、活性炭にアセトアルデヒドを吸着させて除去する方法である。この方法は、活性炭吸着脱臭方式またはセピオ方式と称されている。
【０００６】上述した方法以外に第１の方法と第２の方法を組み合わせた方法も知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】第１の方法、即ち燃焼脱臭法による方法は、燃焼による燃焼室内の傷みが大きく、維持管理コストがかかる問題がある。また、燃料費のコストが高いという致命的な問題がある。さらに、高濃度の二酸化炭素を含んだ高温の排気ガスを排出するので、環境への悪影響があるという問題もある。
【０００８】第２の方法、即ち活性炭吸着脱臭方式は、活性炭フィルタで吸着されずにフィルタ通過してしまうアセトアルデヒドが存在する問題がある。即ち、活性炭吸着脱臭方式は、アセトアルデヒドの除去効率が悪いという問題がある。また、活性炭フィルタの吸着能力が数週間という短期間で低下してしまい、頻繁に活性炭フィルタを交換しなければならい問題がある。そのため、活性炭フィルタを交換する手間と交換用の活性炭フィルタのコストがかかってしまう問題がある。また、使用済みの活性炭フィルタは産業廃棄物として埋め立て処理しなくてはならず、廃棄処理のためのコストも無視できない問題がある。
【０００９】上述した第１の方法と第２の方法を組み合わせた方法では、上記第１および第２の方法における問題点は解決されず、依然としてその問題は残る。従って、上述した問題の解決にはならない。
【００１０】本発明の目的は、排気等の気体中から被除去物質をより高い効率で除去できる低コストな方法の提供にある。本発明の他の目的は、気体中から被除去物質をより高い効率で除去でき、低コストで可動する装置の提供にある。発明の他の目的は、より低コストで高効率な脱臭方法の提供にある。さらに本発明の他の目的は、低コストで高効率な脱臭装置の提供にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願の発明の概略を説明すれば、以下の通りである。即ち、本発明は、気体中にオゾンとミストを供給し、前記気体中に含まれる有機物を酸化分解する第１ステップと、前記オゾンと前記ミストが加えられた気体中に時間差をおいてさらにミストを加える第２ステップと、を含む気体中に含まれる物質の除去方法である。
【００１２】上記発明によれば、オゾンとミストの相互作用によって有機物の分解が高い効率で行われ、その後にさらに時間差をおいてミストを加えることで、有機物の分解生成物を取り込んだミストを捕捉し、水滴として気体中から除去できる。こうして、有機物の分解と除去をより高い効率で行える。例えば、アセトアルデヒドの除去においては、まずオゾンとミストの相互作用によってアセトアルデヒドが効果的に分解され、さらに時間差をおいて加えられるミストの作用により、アセトアルデヒドの分解生成物である酢酸がミストに捕捉され、気相中から酢酸が除去される。こうして、臭気の除去が効果的に行われる。ここで、オゾンとミストの相互作用によるアセトアルデヒドの分解だけでは、アセトアルデヒドの分解生成物である酢酸が残存し、酢酸臭が残り、臭気の除去は十分に行えない。また、ミストの添加だけでは、アセトアルデヒドの分解が行われず、アセトアルデヒド臭の除去が十分に行えない。なお、ミストとは、気体中に液体の細かい滴（液体の微粒子）が分散して存在している状態をいう。例えば、霧吹きで生成される状態はミストである。また、ミスト中の水滴を構成する液体は代表的には水であるが、他の液体であってもかまわない。
【００１３】上記発明は、システムとしても把握できる。上記発明をシステムとして把握する場合、各ステップを実施する手段を備えたシステムとして把握される。
【００１４】他の本発明は、液面との間に隙間を有して配置された分離部材によって分離された第１の空間と第２の空間を利用し、前記第１の空間に被除去物質を含んだ気体を導入すると共に前記第２の空間を前記第１の空間に対して減圧状態にし、前記第１の空間から前記隙間を介して前記第２の空間へと前記液面を構成する液体と共に前記気体を吸引させ、前記被除去物質を前記液体に捕捉させる、気体中に含まれる物質の除去方法である。
【００１５】この方法によれば、気体が第１の空間から第２の空間に移動する際に、液面との間に形成されたわずかな隙間を気体が勢い良く通過して液面から液体を巻き込みながら第２の空間側に噴出する。そして、気体に含まれている塵や有機物等の被除去物質が前記隙間から気体と共に噴出した液体中に捕捉される。この被除去物質を捕捉した液体は、液面に落下あるいは適当な経路を経由して液面に戻る。こうして、気体中に含まれていた被除去物質が除去される。
【００１６】なお、上記発明において、さらに気体中からミスト中の液滴の除去（気体中に浮遊している液体の微粒子成分の除去）を行うステップを加えることは好ましい。第１の空間から隙間を介して第２の空間へと液面を構成する液体と共に気体を吸引させ、第２の空間側に噴出した液体中に被除去物質を捕捉させる際、被除去物質を捕捉した液体のミストが発生する。よって、このミスト中の液滴を除去することで、気体をよりクリーンにできる。また、第２の空間を第１の空間に対して減圧状態にする手段として排気ファンを用いる場合、上記ミストの除去は、気体が排気ファンに吸い込まれる前段階で行われるのが好ましい。
【００１７】上記発明は、システムとしても把握できる。上記発明をシステムとして把握する場合、各ステップを実施する手段を備えたシステムとして把握される。
【００１８】さらに他の発明は、流れる気体中にオゾンとミストを供給し、前記気体中に含まれる有機物を酸化分解する第１ステップと、前記第１ステップが実施される場所より下流側において、前記気体にさらにミストを加える第２ステップと、前記第２ステップが加えられた前記気体を液面との間に隙間を有して配置された分離部材によって第２の空間から分離された第１の空間へ導くステップと、前記第１の空間から前記隙間を介して前記第２の空間へと前記液面を構成する液体と共に前記気体を吸引するステップと、を含む気体中に含まれる物質の除去方法である。
【００１９】この発明によれば、オゾンによる有機物の分解除去作用に加えて、さらに液面との間に設けた隙間から液面を構成する液体を巻き込んで気体を吸引することによる液体中への被除去物質の捕捉による被除去物質の除去効果が得られる。この発明では、オゾンによる分解除去効果の小さい物質の除去もでき、気体をよりクリーンにできる。なお、上記発明において、さらに気体中からミスト分の除去（除水）を行うステップを加えることは好ましい。こうすることで、気体中のミスト分に捕捉された被除去物質をミスト分と共に気体中から除去でき、気体をよりクリーンにできる。
【００２０】上記発明は、システムとしても把握できる。上記発明をシステムとして把握する場合、各ステップを実施する手段を備えたシステムとして把握される。
【００２１】他の発明は、被除去物質を含んだ気体中にミストを供給する手段と、前記気体中からミスト中の液滴を除去する手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去措置である。上記の発明によれば、気体中の被除去物質がミスト（霧状の微細な水滴）に取りこまれ、さらにこのミスト中の液滴を除去することで、ミストに取りこまれた被除去物質を気体中から除去できる。上記発明を例えば有機系塗料の塗装工程から排出される排気ガスの浄化に利用すると、有機系塗料に起因する臭気成分や有害成分の除去を行える。上記発明は、低コストで実施できる優位性がある。なお、液滴とは、ミストを構成する液体の微細な滴（雫）をいう。
【００２２】上記発明において、さらに気体が高温ガスであり、ミストの供給により前記高温ガスの冷却が行なわれることは好ましい。この発明によれば、有害物質等の除去対象とする気体が高温である場合に、当該気体中から有害物質等を除去すると共に、清浄対象とする当該気体を冷却することができる。例えば、焼き付け塗装工程から排出される排気ガスは、有機溶剤の気化成分を含むと同時に火傷が懸念される程度の高温であるが、上記発明を利用することで、焼き付け塗装工程から排出される排気ガスから有機溶剤成分の除去を行うと共に排気ガスの冷却を同時に行うことができる。ここで、高温とは、室温より高い温度、代表的には６０℃以上の温度、より代表的には８０℃以上の温度をいう。特に上記発明は、排気ガスが１００℃を超えるような熱風である場合に有効となる。１００℃を超えるような高温ガスは、危険であり、また設備が早く痛む要因ともなるので、適切な方法で冷却できることは好ましい。
【００２３】他の発明は、被除去物質を含んだ気体と液体とを混合する手段と、前記混合する手段で生成された混合物中から前記液体の液滴を除去する手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去装置である。
【００２４】上記発明によれば、気体と液体とを混合した際に生じる細かい液滴中に気体中の被除去物質が取り込まれ、さらにこの液滴を生成された混合物中から取り除くことで、気体中からの被除去物質の除去が行なわれる。混合物の状態としては、気体と液体とが混合されて噴霧され、気体中に液体の微粒子（細かい液滴）が浮遊、あるいは気体中に液体の微粒子が分散して存在している状態が望ましい。この混合状態は、ある程度過渡的な状態であってもよい。つまり、混合状態が長時間維持されない状態であってもよい。
【００２５】上記の発明では、気体と液体との混合過程において、気体中の被除去物質が生成される液滴中に取り込まれるので、被除去物質の除去効率をより高くできる。つまり、被除去物質を含んだ気体と液体とを混合し無数の液滴を生成する過程において、その場の雰囲気に被除去物質が存在しているので、被除去物質が液滴中に取り込まれ易い状態が得られる。このため、気体中の被除去物質の除去効率を高くできる。
【００２６】気体と液体とを混合する手段としては、例えば、狭い隙間から気体と液体とを共に勢い良く噴出させる仕組み、液面上に僅かな隙間を設け、その隙間に気体を勢い良く通過させ液面から液体を巻き込んで両者を共に勢い良く吹き上げさせる構造、霧吹きやスプレーと同様な構造、超音波振動によりミストを生成する構造等が挙げられる。これらの構造は、液体と気体とを混合することで、細かい液滴を生成させるものである。これらの構造に共通しているのは、気体と液体との接触面積を増大させる点である。両者の接触面積を増やすことで、気体中に含まれる被除去物質を液体中に取り込み易くできる。
【００２７】他の発明の構成は、気体中にミストを供給する手段と、前記気体と液体とを混合する手段と、を含む、気体中に含まれる物質の除去装置である。この構成には、さらに気体中からミスト中の液滴を除去する手段をさらに含むことが好ましい。また、混合する手段で生成された混合物中から液体の液滴を除去する手段をさらに含むことが好ましい。上記の発明によれば、ミストの供給による被除去物質の除去効果と、気体と液体とを混合することで得られる被除去物質の除去効果との相乗効果が得られ、気体中からの被除去物質の除去をより徹底して行える。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。なお、実施の形態の全体を通して同じ要素には同じ番号を付するものとする。
【００２９】本実施の形態では、焼付け塗装工程で発生する排気ガス中から主にアセトアルデヒドを除去する脱臭装置の例を説明する。
【００３０】図１および図２は、本発明の気体中に含まれる物質の除去装置の一実施形態である脱臭装置の一例を示す図である。図１および図２に示す脱臭装置１００は、焼付け塗装装置から排出された排気から臭気成分であるアセトアルデヒドを主に除去する機能を有する。この脱臭装置１００は、冷却部１０１および脱臭部１０２を含んでいる。
【００３１】冷却部１０１は、吸気部１１４、第１冷却室１０７、第２冷却室１０８、遮蔽板１２３、遮蔽板１２４、排水部８０１、案内板８０２、遮蔽板８０５、開口部１１５、開口部１１６、配管１１７、配管１１８、ノズル１１９、配管１２０、配管１２１、ノズル１２２、排水管１１１および排水管１１２を含んでいる。
【００３２】冷却部１０１は、脱臭部１０２で行われるオゾンを利用した脱臭が高効率で行える温度（４０℃以下）まで排気ガスを冷却する機能を有する。また、冷却機能に加えて、ミスト中の水滴が脱臭成分を取り込むことによる脱臭機能を有する。またさらに、ミスト中の水滴に不純物が取り込まれることによる不純物の除去機能を有する。吸気部１１４は、冷却部１０１内に図示しない焼付け塗装装置からの排気ガスを吸気する。吸気部１１４は、冷却部１０１内の外周部に配置された第１冷却室１０７につながり、第１冷却室は開口１１５によって第２冷却室１０８につながっている。第２冷却室１０８には、流れの経路を２つに分ける案内板８０２が設けられ、この２つの経路の一方に遮蔽板８０５が設けられている。また、遮蔽板８０５の下部には、滴下した水を排水する排水部８０１が設けられている。また、排水部８０１には、配水管１１２が接続されている。また、第２冷却室１０８は、開口部１１６によって、脱臭部１０２内につながっている。
【００３３】ノズル１１９は、第１冷却室１０７内にミスト（霧状の微細な水滴）を噴霧する機能を有する。ノズル１２２は、第２冷却室１０８内にミストを噴霧する機能を有する。ノズル１１９には、ミスト用の水を供給する配管１１７と圧縮空気を供給する配管１１８が接続されている。ノズル１２２には、ミスト用の水を供給する配管１２０と圧縮空気を供給する配管１２１が接続されている。
【００３４】ノズル１１９と１２２は、同じ構造を有し、水と圧縮空気を混合することで、ミストを発生する機構を有している。ミスト用の水は、純水あるいは磁気処理した磁化水あるいは水道水をろ過した清水を用いる。
【００３５】図２は、図１に示す装置における脱臭部１０２の内部構造を分かりやすく記載した図である。図３は、本発明の気体中に含まれる物質の除去装置の一実施形態である脱臭装置の一部を例示する図である。図３は、図１および図２に示す装置における脱臭部１０２の内部構造を分かりやすく記載した図である。図４は、本発明の気体中に含まれる物質の除去装置の一実施形態である脱臭装置の縦断面構造を例示する図である。図５は、本発明の気体中に含まれる物質の除去装置の一実施形態である脱臭装置を上方から見た断面構造を例示する図である。図５には、脱臭部１０２の最上部の上方から見た断面構造が示されている。
【００３６】脱臭部１０２は、後述する２段階の脱臭機構を含んでいる。脱臭部１０２は、円筒形状を有し、仕切り２０２、排気筒１０３、ノズル２１５、ノズル２１６およびノズル２１７を含んでいる。ノズル２１５には、圧縮空気を供給する配管２０３とミスト用水を供給する配管２０４が接続されている。ノズル２１６には、オゾンを供給する配管２０５が接続されている。配管２０５には、オゾン発生装置２３０が接続されている（図４参照）。オゾン発生装置２３０には、高濃度酸素を供給する配管２３２と電源２３１が接続されている。また、排気筒１０３には、ミスト捕集装置１５０が接続され、さらに排気ファン１０４、オゾン分解フィルタ１０６が接続されている。また、排気ファン１０４には、ファンを駆動するためのモータ１０５が配置されている。
【００３７】脱臭部１０２は、下部に水２１２を貯めた筒状構造を有している。脱臭部１０２は中心部に排気筒１０３が配置され、排気筒１０３の外側を囲む排気筒１０３と同軸状の筒状空間を有している。この排気筒１０３を囲む筒状空間の上部は、仕切り２０２によって螺旋状に仕切られ、螺旋空間２０８が形成されている。
【００３８】螺旋空間２０８には、オゾン供給部２２０と捕捉部２２１が形成されている。オゾン供給部２２０には、ノズル２１５および２１６が配置されている。ノズル２１５は、配管２０３から送られてくる圧縮空気と配管２０４から送られてくるミスト用の清水または純水を混合し、ミストを発生させる。このミストは、螺旋空間２０８のオゾン供給部２２０において供給される。ノズル２１６は、オゾン発生装置２３０から供給されるオゾンをオゾン供給部２２０において供給する。
【００３９】オゾン発生装置２３０は、コロナ放電によりオゾンを発生する機構を有している。オゾン発生装置２３０には、配管２３２から高濃度酸素が供給される。この高濃度酸素は、空気から窒素を除去し酸素濃度を８５％〜９０％に高めて生成される。オゾン発生装置２３０では、配管２３２から供給される高濃度酸素に電源２３１から供給される高電圧を加えてコロナ放電を発生させ、オゾンを生成させる。
【００４０】捕捉部２２１には、ノズル２１７が配置されている。ノズル２１７は、配管２０６から送られてくる圧縮空気と配管２０７から送られてくる清水または純水とを混合し、ミストを発生させ、螺旋空間２０８の捕捉部２２１にミストを供給する機能を有する。
【００４１】脱臭部１０２の下部には、吸引除去部２２２が設けられている。脱臭部１０２の下部には水２１２が溜まっている。排気筒１０３の下端部は、下方に向かってスカート状に広がり、水面２１４からわずかな隙間をおいて位置するフード２４０を含んでいる。ここでは、フード２４０の円筒部２１３における下端の縁は、水面２１４から隙間ｄ＝１０〜２０ｍｍの間隔を空けて離れて配置され、隙間２２４が形成されている。また、フード２４０の円筒部２１３の縁は、鋸形状に加工されている（図３参照）。また間隔ｄは、例えば、０.５〜５０ｍｍの範囲から選択される。なお、上記縁部分は、上下方向に並行移動可能であり、水面２１４との間隔ｄは、装置の外部から適宜調整できるようになっている。
【００４２】フード２４０の円筒部２１３の縁が鋸形状に加工されていることで、吸引された空気が隙間２２４を通過する際に水面２１４から水を巻き込み易くなっている。なお、鋸形状部分の先端を水面２１４に着けてしまい、第１の空間２２５と第２の空間２２３とが、多数の隙間（換言すれば多数の通気口）でつながるようにしてもよい。
【００４３】脱臭部１０２の下部には、上方に円錐状に開いた受け部材２１８、排水管１１３が配置されている。フード２４０と受け部材２１８との間には、隙間が形成され２２６で示すような気流の流れが生じる構造となっている。また、フード２４０の円筒部２１３の形状および受け部材２１８の形状、および両者の位置関係は、隙間２２４から矢印２２６で示されるように流入した気流の流れが、直線状にならず、フード２４０や受け部材２１８の一部にぶつかるようになっている。また、水面２１４の位置を一定にするように排水管１１３が配置されている。なお、配水管１１３へは、図示しないその下部において、他の配水管が接続され、全ての排水が集まるようになっている。
【００４４】脱臭部１０２の内部には、図１に示す冷却部１０１とつながる開口部１１６を介して冷却部１０１から被処理気体が図５の矢印５０１に示すように流入し、さらに矢印５０２、５０３で示すように螺旋空間２０８内を上方から見て時計周りに旋回しつつ下方に流れる。そして、被処理気体は、オゾン供給部２２０、捕捉部２２１と流れ、排気筒１０３を囲む筒状空間の最下部へ到る。そして、被処理気体の気流は、水面２１４とフード２４０の縁との間２２４を通過し、排気筒１０３内を上昇し、ミスト捕集装置１５０でミスト分が除去され、さらに排気ファン１０４、オゾン分解フィルタ１０６へと至り、装置外部へと排出される。以上の気流の流れは、排気ファン１０４が作動することで発生する。
【００４５】以下、オゾン供給部についてより詳細に説明する。オゾン供給部２２０では、排気ガス中にオゾンガスとミストを供給することで、排気ガス中に含まれるアセトアルデヒドを水素、酸素、二酸化炭素、酢酸に分解する。オゾンガスに加えてミストを供給することで、オゾンとアセトアルデヒドの反応効率が高くなり、上記分解作用がより促進される。また、上記分解によって生じた酢酸成分は、水に溶けやすい性質を有するので、オゾンと共にミストを供給することで、ミスト中に酢酸成分が取り込まれ、アセトアルデヒド由来の臭気成分の除去効率を高められる。なお、上記オゾンによるアセトアルデヒドの分解効率を高めるために、ミストはできるだけ細かい方が好ましい。具体的には、ミストの平均粒子径は、０．０５μｍ〜１０μｍ程度が好ましい。
【００４６】こうして、オゾン供給部２２０では、排気ガス中のアセトアルデヒドがオゾンによって分解され、生成した酢酸成分がオゾンと同時に加えられたミストに取り込まれる。また、アセトアルデヒド以外の有機物、硫化成分および窒素化合物等の不純物も同様に分解され、その分解成分は同様にミスト中に取り込まれる。
【００４７】捕捉部２２１は、オゾン供給部２２０の下流側に配置されている。捕捉部２２１では、オゾン供給部２２０から流れてくる排気ガスとミストの混合気体に対して、さらにミストを加える。捕捉部２２１で加えられるミストによって、残存している酢酸成分がさらにミスト中に取り込まれる。また、酢酸成分を取り込んでいる細かい浮遊しているミストが新たに加えたミストによって補足され、より大きな水滴となって気相中から除去される。即ち、粒が細かく浮遊している酢酸を取り込んだミストの粒が、新たに加えたミストの粒と結合して大きな粒となり、第１冷却室１０７の壁面に水滴として付着等することで、気相中から除去される。なお、捕捉部２２１で加えるミストの量は、例えばオゾン供給部２２０で加えるミストの量とほぼ同量とする。
【００４８】オゾン供給部２２０で加えられるミストは、アセトアルデヒド由来以外の他の臭気成分、細かい塵、焼付け塗装工程で発生した揮発成分、あるいはそれらの分解生成物等の不純物をも取り込んでいる。よって、捕捉部２２１で再度加えられるミストによって、オゾン供給部２２０から流れてくるミストを捕捉除去することは、上記他の不純物の除去にも有効となる。
【００４９】次に吸引除去部２２２について説明する。排気ファン１０４を作動させて排気筒１０３内を減圧状態にすると、第２の空間である２２３内が第１の空間である空間２２５内より減圧となる。その結果、第１の空間２２５内に存在する気体が隙間２２４を介して第２の空間である空間２２３に移動する（図４参照）。この際、隙間２２４の寸法が小さいので、隙間２２４において、気体の移動に従って水面２１４から水を巻き込み、ミスト状の水しぶきが空間２２３側に発生する。この水しぶきのほとんどは、受け部材２１８の側面上部とフード２４０の上面部２１９に当たり、水滴となって落下する。この隙間２２４におけるミスト状の水しぶきの発生過程において、気相中に存在する有機成分、浮遊物その他の不純物が水滴中に捕捉され、排気ガスから除去される。
【００５０】以下において、本実施の形態で例示する脱臭装置の動作の一例について具体的に説明する。まず、図１に示す吸気部１１４に図示しない焼付け塗装装置からの排気ガスが図示しないダクトを介して導かれる。排気ガスの流れは、排気ファン１０４が動作し、排気筒１０３内を排気することで発生する。焼付け塗装の排気の場合、吸気部１１４付近での排気ガスの温度は、通常１００℃〜１２０℃程度である。この排気ガスには、アセトアルデヒドが高濃度に含まれている。
【００５１】吸気部１１４から吸気された排気ガスは、第１冷却室１０７の外周側の壁面にそって冷却部の外周部を旋回する。この際、排気ガスは、ノズル１１９から噴霧されるミストによって冷却される。このミストは、排気ガスと混合され、排気ガスの熱を吸収する。また、このミストは、排気ガス中の臭気成分および不純物成分を水滴中に取り込む。そして、このミストは、第１冷却室１０７の壁面等にぶつかり冷却室の底部に水滴となって集まる。この水分は、排水管１１１から排水管１１３へと至り、装置の外部に排水される。こうして、排気ガス中の臭気成分およびその他不純物は、排水中に排出される。
【００５２】ノズル１１９から噴霧されたミストと混合した排気ガスは、第１冷却室１０７の中を旋回し、ほぼ一周したところで、遮蔽板１２３に当たり、開口部１１５から第２冷却室１０８に入る。第２冷却室１０８内に入った排気ガスは、第１冷却室１０７の場合と同様に第２冷却室１０８内を旋回しつつ冷却される。この際、ノズル１２２よりさらにミストが噴霧されて引き続き冷却が行われる。また、臭気成分とその他不純物の除去が行なわれる。
【００５３】第２冷却室１０８では、冷却と同時に加えられたミストの除去が行われる。図８は、第２冷却室１０８における排気ガスの流れを説明する図である。開口１１５から第２冷却室１０８に導かれた排気ガスは、第２冷却室１０８を３/４周程周回した場所で案内板８０２によって外周経路と内周経路に分けられる。水分を多く含んだ排気ガスは、遠心力によって案内板８０２によって形成された外周経路側に偏って流れ、さらに遮蔽板８０５によって流れが矢印８０３および８０４に示すように変えられる。この際、遮蔽板８０５に排気ガスの流れが衝突して、微細なミストが水滴となって遮蔽板８０５に付着し、排水部８０１の底部に水滴となって落下する。排水部８０１の底部に溜まった水は、配水管１１２から排水管１１３へと至り、装置の外部に排出される。こうして、排気ガス中の熱を吸熱し、さらに臭気成分や不純物を取り込んだ水分が除去される。
【００５４】第２冷却室１０８内を旋回した排気ガスは、最終的に遮蔽板１２４に当たり、開口部１１６から脱臭部１０２に入る。開口部１１５と１１６は、段違いに配置されており、気流の流れが適度に乱流状態となるように工夫されている。
【００５５】冷却部１０１で排気ガスが冷却されることで、開口部１１６付近での排気ガスの温度は、室温〜４０℃程度となる。脱臭部１０２に入った排気ガスは、図３〜図５に示されるように、螺旋状の仕切り２０２によって形成された螺旋状の空間２０８を下方に旋回しながら進んで行く。この際、排気ガスは、まずオゾン供給部２２０において、ノズル２１５からミストの供給を受け、同時にノズル２１６からオゾンの供給を受ける。このオゾン供給部２２０における処理により、排気ガス中のアセトアルデヒド成分およびその他の有機物がオゾンとミストの相乗効果によって分解される。
【００５６】オゾン供給部２２０で処理された排気ガスは、さらに螺旋状の空間２０８をほぼ半周進んだ場所に存在する捕捉部２２１において、再びミストの供給を受ける。捕捉部２２１において、オゾン供給部２２０において分解されたアセトアルデヒドの分解成分（酢酸）およびその他の有機物の分解成分を取り込んだミストがさらに加えられるミストによって補足され、より大きな水滴となり気相中から除去される。即ち、被除去成分を取り込み、さらなるミストの供給により大きくなった水滴は、遠心力によって螺旋状の空間２０８の外側壁面に移動し、そこで壁面に付着した水滴となる。そしてこの水滴は、脱臭部１０２の最下層に流れ落ちる。こうして、排気ガス中からアセトアルデヒドの分解成分（酢酸）およびその他の有機物の分解成分が除去される。
【００５７】捕捉部２２１を通過した排気ガスは、さらに螺旋状の空間２０８を下方に旋回しながら進み、吸引除去部２２２へ到る。吸引除去部２２２では、排気ガス中に残存している不純物の除去がさらに行われる。即ち、排気ファン１０４の吸引力によって排気筒１０３内の空間２２３が空間２２５に対して減圧状態となり、空間２２３と空間２２５との間に圧力勾配が発生する。そして、この圧力勾配によって、フード２１３と水面２１４との隙間２２４を介して、第１の空間２２５から第２の空間２２３へと勢い良く排気ガスと水との混合物が吹き上げる。この際、隙間２２４において勢い良く通過する排気ガスの流れに水面２１４から水分が巻き込まれ、排気ガスと水分とが混合された混合物が第２の空間２２３側に噴出する。この噴出の際、巻き上げられた水分が無数の水滴となって空間２２３方向に飛散する。つまり、第１の空間２２５から第２の空間２２３への水飛沫が隙間２２４で発生する。この際、排気ガスに含まれる不純物が吹き上げられた水滴中に取り込まれる。不純物を取り込んだ水滴は、フードの上面部２１９や受け部材２１８に衝突して水滴として付着し、貯水されている水２１２へと戻る。こうして、排気ガスから不純物が除去される。不純物としては、各種の有機物、その分解生成物、ダスト、その他水滴に取り込まれ得る物質が挙げられる。
【００５８】こうして、アセトアルデヒドを始めとして各種の不純物が除去された排気ガスは、矢印２２６に示すように移動し、さらに排気筒１０３の中を上昇して行く。排気筒１０３中を上昇した排気ガスは、排気ファン１０４に吸い込まれる前に、ミスト捕集装置１５０において、含まれているミスト分が除去される。
【００５９】図６および図７は、ミスト捕集装置１５０の仕組みを説明する図である。排気筒１０３内を上昇した排気ガスは、ミスト捕集装置１５０の中央部１４９からミスト捕集装置１５０内に進入する。ミスト捕集装置１５０内は、螺旋状の仕切り１５２によって中央部から周辺部へと展開する螺旋空間１５１が形成されている。また、仕切り１５３によって、ミスト捕集部１６０が形成されている。中央部１４９から中に入った排気ガスは、螺旋空間１５１を外周方向に旋回しながら流れてゆく。この際、遠心力の作用によって、ミスト分は、螺旋空間１５１の外周付近に集まり、ミスト捕集部１６０内に進入する。ミスト捕集部１６０に進入したミスト分を多く含む排気ガスは、遮蔽板１６３に衝突し、矢印１６５および１６６に示すように流れる。この際、ミスト分は遮蔽板１６３に衝突して水滴となって付着し、さらに落下して配水管１６７から排水される。ミスト分を除去された排気ガスは、開口１６４から螺旋空間１５１内に戻り、排気ファン１０４へつながる開口１５４から排気ファンへ１０４と吸い出されてゆく。
【００６０】ミスト捕集装置１５０から排気ファン１０４に吸い出された排気ガスは、オゾン分解フィルタ１０６に到り、残存しているオゾンが分解除去される。オゾン分解フィルタ１０６は、ポーラス状のセラミックスフィルタを内蔵している。このポーラス状のセラミックスフィルタは、二酸化マンガンを含有したアルミナを主成分とし、１２０ｍｍ角で厚さが２０ｍｍの板状を有し、１２０ｍｍ角の面に直径３．３ｍｍ径の孔が約２１０個存在している構造を有している。排気ガスは、この孔の中を通過する際にセラミックス材料に接触し、残留しているオゾンが分解消滅される。オゾン分解フィルタ１０６を通過させることで、排気ガス中の残留オゾンを問題とならない程度にまで除去できる。
【００６１】ミスト捕集装置１５０では、ミストが除去される。ミスト中の水滴には、被除去物質が取り込まれているので、排気ガス中から被除去物質を含んだミストを除去することで、排気ガスからの被除去物質の除去をより高いレベルで行える。また、脱水を行うことで、排気ガスを外気に放出した際に水蒸気が発生するのを抑制できる。また、排気ガスが排気ファン１０４に吸い込まれる前の段階で、排気ガスをミスト捕集装置１５０に通過させることで、ミスト中の水滴が排気ファン１０４によって細かく粉砕され、ミストの除去が十分に行えなくなる問題を低減できる。
【００６２】排水管１１３から排出される排水には、アセトアルデヒドおよびその分解生成物、さらには他の有害な不純物が含まれるので、そのまま下水や環境に流さず、適当な処理を施す必要がある。
【００６３】本実施の形態で例示した脱臭装置の効果を示すデータを下記表１に示す。表１に示すデータは、焼付け塗装装置からの排気ガス中に含まれる不純物の濃度（処理前濃度）と脱臭装置１００から排気された排気ガス中に含まれる不純物の濃度（処理後濃度）との関係を各不純物毎にまとめたものである。
【００６４】表１に示すデータは、装置内に流入する排気ガスの流量が約５０ｍ３/分であり、オゾン供給量が１２ｇ/時であり、オゾン供給部２２０および捕捉部２２１において供給されるミストとして各０．５リットル/分の清水を用い、第１冷却室１０７および第２冷却室１０８で供給される冷却用のミストとして１６リットル/分の清水を用いた場合のものである。なお、清水は、水道水をフィルタに通して、ろ過したものを用いた。
【００６５】
【表１】
【００６６】本実施の形態では、焼付け塗装工程で発生する排気ガスに対してオゾン供給部２２０においてオゾンとミストを供給することで、効率よくアセトアルデヒドが分解され、さらにアセトアルデヒドの分解により生成した酢酸成分がミストに取り込まれる。そして、捕捉部において、さらにミストを加えることで、酢酸成分を取り込んだミストが捕捉され、臭気成分がさらに除去される。
【００６７】なお、オゾンとミストによるアセトアルデヒドの分解作用だけでは、アセトアルデヒドの分解生成物である酢酸成分の除去効率が十分でなく、酢酸臭が残存する場合がある。また、ミストの添加だけでは、アセトアルデヒドの分解が行われず、アセトアルデヒドの除去は十分に行えない。従って両者を併用することがアセトアルデヒドの除去効果を高める上で重要となる。
【００６８】本実施の形態においては、ミストの作用によって、酢酸成分をミストに取り込んだ後に、さらに加えて、吸引除去部において、残存したアセトアルデヒドおよび他の不純物成分が水中に取り込まれて、気相中から除去され、臭気成分の除去されたクリーンな排気ガスを得る。
【００６９】また、本実施の形態では、吸引除去部を通過した排気ガスからミストの除去を行っている。吸引除去部を通過した排気ガス中には、被除去物質を取り込んだミスト分が含まれており、排気ガスをそのまま排気すると、せっかく水分中に取り込んだ被除去物質がミストと共に外部に排気されてしまう。本実施の形態では、吸引除去部を通過した排気ガスからミストを取り除くことで、この問題に対応している。
【００７０】本実施の形態では、オゾン供給部２２０から捕捉部２２１、さらにその先へと流れる排気ガスの流れが円筒形状である脱臭部１０２の湾曲した側面に沿っている。このため、アセトアルデヒドの分解生成物である酢酸を含んだ水滴が遠心力によって脱臭部１０２の側面に衝突して付着し易い。従って、排気ガス中からの酢酸の除去効率を高くできる。また、螺旋状に気流を装置の外側から旋回させて導入し、装置の中心部から上部に排出する構造とすることで、全体の装置構造の小型化を実現している。
【００７１】オゾンとミストの複合使用によるアセトアルデヒドの分解は、高い効率で行われ、ランニングコストも低い優位性がある。また、上記オゾンとミストとの複合使用によるアセトアルデヒドの分解に加えて、その下流側においてさらにミストを加えることで、アセトアルデヒドの分解成分である酢酸を取り込んだミストを捕捉し、水滴として気相中から除去できる。このさらにミストを加える機構もランニングコストが低くコストパフォーマンスに優れている。
【００７２】また、水面との間に設けた狭いスリット状の隙間から減圧空間に水と共に排気ガスを吸い込むことで、水分に排気ガス中に残存しているアセトアルデヒドおよびその分解成分、さらにその他の有害物質やダスト等を取り込んで除去することができる。この方法は、水に取り込まれる物質であれば、その物質の除去に効果があり、またランニングコストが低くコストパフォーマンスに優れている。また、この方法は、オゾンで分解できない成分の除去にも効果がある優位性がある。
【００７３】また、本実施の形態で示す脱臭装置は、非燃焼方式であるのでランニングコストが低い、環境に負荷を与えない、メンテナンス負担が軽い、煤や産業廃棄物が発生しない、といった優位性がある。本実施の形態では、排気源として焼付け塗装の例を示したが、本実施の形態は、電着塗装や他の塗装においても、その排気ガス中からの臭気成分の除去に有効である。
【００７４】本実施の形態で示した脱臭方法が有効な被除去物質としては、硫黄化合物、アルデヒド類、脱脂酸および窒素化合物が挙げられる。硫黄化合物としては、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチルおよび二酸化メチルが挙げられる。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレインおよびプロピルアルデヒドが挙げられる。脱脂酸としては、酢酸、酪酸およびプロピオン酸が挙げられる。窒素化合物としては、アンモニア、メチルアミンおよびトリメチルアミンが挙げられる。
【００７５】本実施の形態で示した脱臭方法が有効な臭気としては、汗の臭い、体臭、ペットの臭い、鶏や鳥の臭い、口臭、嘔吐臭、ゴミの臭い、糞尿の臭い、トイレの臭い、下水の臭い、浴室の臭い、カビの臭い、タバコの臭い、ゴミの焼却臭、食品臭、食品を調理した際に発生する臭い、燻製食品臭気、薬品臭、油の臭い、ゴムの臭い、インク臭、接着剤の臭い、内燃機関からの排気ガスの臭いおよび消毒液の臭い等が挙げられる。
【００７６】本実施の形態で示した脱臭方法は、各種の臭気の除去に有効であり、例えば、薬品工場における脱臭、食品加工施設における脱臭、し尿処理施設における脱臭、医療施設における脱臭およびゴミ処理施設における脱臭等に利用できる。
【００７７】また、オゾンによる酸化分解効果は、細菌の除去にも効果あるので、本発明を気体中から細菌を除去する用途に利用してもよい。また、本発明は、脱臭に限定されず、気体中からの不純物や有害物質の除去に広く利用することができる。
【００７８】以上本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００７９】本実施の形態において、オゾン供給部または捕捉部を複数設けても良い。また、本実施の形態において、オゾン供給部と捕捉部を交互に複数段配置してもよい。本実施の形態において、ミストおよび液体２１２としては、薬品、水に他の処理を施したもの、水に何らかの添加物を加えたもの、等が利用できる。
【００８０】ミストを発生する機構としては、ミスト発生用のノズルを用いる方法以外に超音波を利用する方法を採用してもよい。
【００８１】また、本実施の形態におけるオゾン供給部および捕捉部からなる部分のみを利用して脱臭や有機物の分解除去を行ってもよい。また、本実施形態における吸引除去部のみを利用して脱臭や気相中からの不純物の除去を行ってもよい。勿論、本実施の形態で示した両者の組み合わせを利用したものが、より高い効率で脱臭や気相中からの不純物の除去を行える。
【００８２】本実施の形態では、オゾンによる有機物の分解が行われる場所と分解生成物を捕捉する場所は、位置的に離れている。前者から後者へと気体が流れることで、オゾンによる有機物の分解が行われ、さらに分解生成物を取り込んだミストが捕捉されて気相中から除去される。しかし、気体が流れておらず、同一の場所において、オゾンによる有機物の分解を行い、その後にミストの供給を行って分解生成物を取り込んだミストの捕捉を行ってもよい。
【００８３】また、本実施の形態で示す構成の一部または全部を他の脱臭機構に組み合わせても良い。また、本実施の形態で示す構成の一部に他の脱臭機構を組み込んでも良い。
【００８４】また、本実施の形態では、捕捉部２２１からの排気ガスの流れを円筒形状の脱臭部の壁面に沿ったものとすることで、捕捉した酢酸の収集効率を高めている。しかし、捕捉部２２１からの排気ガスの流れが適当に邪魔されるように適宜遮蔽部材を配置して、ミストを水滴として排気ガス中から除去し易い構造としてもよい。
【００８５】
【発明の効果】本願で開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果は、以下の通りである。すなわち、本発明を採用することで、気相中から臭気成分や人体に有害な物質等の被除去物質をより高い効率で除去できる装置および方法が低コストで提供される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３０００４１２７３
【氏名又は名称】株式会社太寿
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| 【出願日】 |
平成１４年１１月２８日（２００２．１１．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２５２０
【弁理士】
【氏名又は名称】林 茂則
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２２５５３２（Ｐ２００３−２２５５３２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月１２日（２００３．８．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−３４５４０５（Ｐ２００２−３４５４０５） |
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